多个电压系统需要电源电压排序

以下应用笔记讨论了用于电源排序和复位输出排序的多种方案。它讨论了使用分立解决方案与集成度更高的解决方案的优缺点。MAX6819/MAX6820为多电源系统排序提供了一种极佳的方法。MAX6391/MAX6392具有时序输出，可用于多电压和/或多处理器系统。MAX16029为多达<>个电源排序提供节省空间的方案。

许多应用在上电和关断期间需要一个受控的周期。对于采用双极性电源电压工作的旧器件（如DG401开关），应先施加最正电压，其次是逻辑电源（可能），最后施加负电源电压。违反此规则可能会导致半导体内部“闩锁”。

由于外部阻塞二极管（添加用于防止闩锁效应）会限制可用的模拟输入范围，因此首选方法是控制向芯片施加电源电压的顺序。受控电源排序对于许多面向计算机的系统的操作至关重要。例如，DSP和其他多电压微处理器通常需要在施加内核电压之前存在其I/O电压，反之亦然。另一个需要排序的应用是包含辅助控制器（如图形控制器）和主 CPU 的电路板。为避免图形显示屏上的输出不受控制，CPU 必须在图形控制器通电或释放复位之前启动并运行。

新的IC系列简化了需要多个电源的系统的排序功率。我们将在讨论分立元件方法后介绍这些新型IC及其实现。

简单的遥控方法

对同一电源轨上两个或多个电路的电源电压进行排序的一种简单方法是，通过在电源线上的地上增加一个串联电阻和电容器，在它们之间引入延迟。每条生产线只需要两个分立器件（图1）。但是，这种技术有许多缺点：您应该仅将其用于信号延迟，而不是用于电源延迟。

图1.通过电源线中的RC延迟进行电源排序。

延迟取决于电源电压的上升时间。RC方法不适合为独立于主3V电源的3.5V电源电压增加延迟，因为即使有延迟，3.3V也可能首先出现。5V可能根本不会出现，这不会阻止3.3V施加到设备上。如果3.3V来自5V，这种方法可能是可以接受的，但您仍然必须考虑电阻中的功率损耗。另一个考虑因素是，关断时的延迟电源电压仍然比首先出现的电源电压更长。

防止一个电源先于另一个电源上电的更可靠方法是监控主电源，以确保它在第二个电源接通之前首先启动并达到一定水平。增加一个小的延迟可提供额外的可靠性优势。图2说明了这种方法，例如，电源稳压器位于远程电源中，因此无法访问。

图2.通过RC、比较器和MOSFET驱动器进行电源排序。

比较器负输入端的基准电压设置V要达到的电平抄送- V之前CC2打开。另一个输入上的 RC 组合会增加触发器的延迟。一个 n 沟道 MOSFET 开关保证 V 内没有电流流动CC2线路，当电源关闭或 V 时CC1尚未达到所需的电压。为了充分增强 MOSFET 开关，驱动器产生的栅极-源极电压 （V一般事务人员） 超过 VCC2几伏特。最简单的驱动器可以是使V加倍的电荷泵CC2，比较器通过电荷泵的关断引脚打开和关闭。

这种方法还保证了 VCC2在 V 时关闭CC1不存在。尽管如此，时序仍然取决于V的上升时间CC1，设计人员可能无法访问。这种布置允许较短的间隔 - 取决于RC组合和V的下降时间CC1-其中VCC2存在且无 VCC1.另一个缺点是，至少需要五个组件才能实现此功能。

尝试使用p沟道MOSFET实现上述电路（以消除MOSFET驱动器）会导致以下问题。上电时无法保证PMOS器件完全闭合，因为栅极和源极电压的上升时间可能不同，或者必须单独控制。可能的结果是上电时的输出毛刺，在栅源电压（V一般事务人员） 足够小，可以闭合 MOSFET。在低电压下，电源路径中可能会出现额外的电阻，因为 V一般事务人员不够大，无法完全增强p沟道MOSFET。

上述电路可以使用标准复位IC轻松升级，结果是外部元件更少（图3）。替代产品包括MAX809（包括基准电压源、比较器、固定延迟时间和复位门限）和MAX6301，其门限和复位时间均可调节。然而，主要优点是更精确可调的时序，也与电源电压上升和下降时间无关。此外，VCC2V 一关闭CC1低于某个阈值，因此 VCC2没有 V 就永远不会存在CC1.

图3.使用复位 IC、驱动器和 MOSFET 进行排序。

电源稳压器排序

许多升压和降压稳压器包括一个关断引脚，可用于电源排序。首先，您应该检查相关器件是否完全关断，或者输出端是否仍然存在输入电压（目前许多升压稳压器都是这种情况）。使用合适的稳压器，只需在一个稳压器的关断输入端使用 RC 网络即可实现所需的排序（图 4）。RC 延迟确保 VCC1出现在 V 之前CC2.至于上面提到的其他RC电路，VCC2延迟时间也取决于 VCC1上升时间在掉电时，VCC2可能比 V 存在的时间更长CC1.

图4.带功率调节器的 RC 排序。

为了获得更好的可靠性，具有集成延迟的复位 IC 可以控制功率稳压器的关断引脚（图 5）。优点包括定义的时序行为、受控关断以及保证 VCC2在 V 之前关闭CC1.

图5.使用电源稳压器复位排序。

MAX6819只需几个外部元件即可控制电路板上各种电源线的上电/关断周期。在监视初级电源电压时，这些器件通过外部 n 沟道 MOSFET 开关使能/禁用次级电源电压（图 6）。电路功能如上所述，但工作量要少得多。MOSFET 驱动器，具有 V 的稳压电荷泵一般事务人员= 5.5V，与必要的电容器一起集成在此SOT23器件中。

图6.MAX6819的电源排序

排序器确保 MOSFET 始终具有所需的最小电压一般事务人员增强型，可最大限度地降低 MOSFET 中的损耗并确保低漏源阻抗 （RDS（ON）).MAX6819的出厂设置延迟时间为200 ms，该延迟时间发生在初级电压升至设定门限以上之后，电荷泵驱动外部MOSFET开关之前。

MAX6819还具有使能输入，可以覆盖内部电路并关断或使能外部MOSFET。MAX6820允许用户使用一个小的外部电容简单地调整延迟时间。如果一个电源大于2.125V，则任一VCC1或 VCC2可充当主电源，从而触发次级电源的开关。

由于有些系统必须对两个以上的电源进行排序，MAX6819和MAX6820支持菊花链（图7）。只要开关上游的电源未达到其正常工作电压，并且相关的延迟时间尚未过去，所有上游电源开关都将被禁用。

图7.对三个电源进行排序。

对多个电源进行排序

具有两个以上电源的现代系统现在很常见。这些电源通常具有上电排序要求。MAX16029四路电压监控器/定序器电路可以满足这一要求，提供通用且节省空间的解决方案（图8）。MAX16029采用TQFN封装，可对多达<>个电源电压进行排序，上电延迟可调。

图8.对四个电源进行排序。

重置排序

如果必须控制复位时序而不是电源，则需要复位时序器。例如，如果主 CPU 必须在从属 CPU 或背板 ASIC 之前启动并运行，则此功能是必需的。通过级联两个或多个复位IC（如MAX812）来实现所需的时序控制，这些IC包括一个手动复位输入（MR）。当第一个电源电压上升，并且第一个复位IC将其复位输出拉高时，第二个IC的MR被释放，内部定时器开始运行。延迟时间过后，第二次复位被取消置位。

MAX6391/MAX6392双电压μP监控电路具有时序输出，在单芯片中提供了相同的功能，但具有一定的灵活性（图9）。这些 SOT23-8 器件监视两个电源电压（主电源和从电源），并提供两个具有固定或可调超时周期的复位输出。

图9.利用MAX6391/MAX6392.<复位排序

当主电源下降或未达到其工作电压时，芯片将两次复位。只要主复位被置位，就不能取消从复位。在上电和关断时，顺序复位输出确保当主器件未运行时，从器件永远不会导通。从器件的电压门限和超时周期可通过几个外部元件进行调节。

审核编辑：郭婷